DE102020107028B4

DE102020107028B4 - Piezoelectric device and method of making same

Info

Publication number: DE102020107028B4
Application number: DE102020107028.4A
Authority: DE
Inventors: Georg Schmidt; Arved Carl Hübler; Xunlin Qiu
Original assignee: Technische Universitaet Chemnitz
Current assignee: Technische Universitaet Chemnitz
Priority date: 2020-03-13
Filing date: 2020-03-13
Publication date: 2022-12-29
Anticipated expiration: 2040-03-14
Also published as: DE102020107028A1

Abstract

Piezoelektrische Vorrichtung (10a, 10a', 10a''; 10b; 10c; 10d, 10e), dadurch gekennzeichnet, dass die piezoelektrische Vorrichtung (10a, 10a', 10a''; 10b; 10c; 10d, 10e) eine Stapelanordnung aus- zwei einander gegenüberliegenden Decklagen (1, 1a; 2, 2a) oder Decklagenbereichen (1b, 1b'), die jeweils aus wenigstens einem flächigen, nichtstarren Substrat aus elektrisch nicht leitendem und nicht piezoelektrischem Material ausgebildet sind;- wenigstens zwei zwischen den Decklagen (1, 1a; 2, 2a) oder Decklagenbereichen (1b, 1b') befindlichen und übereinanderliegenden piezoelektrischen Einheiten (5, 5', 5", 6, 6', 6"), die jeweils aus einer inneren Elektrodenlage (13a, 13b, 14a, 14a', 14b, 14b') und einer äußeren Elektrodenlage (11, 12; 11a, 11b) und wenigstens einer zwischen der jeweiligen inneren Elektrodenlage (13a, 13b, 14a, 14a', 14b, 14b') und der jeweiligen äußeren Elektrodenlage (11, 12; 11a, 11b) liegenden piezoelektrischen Lage (21, 22, 23a, 23b, 24a, 24a', 24b, 24b') ausgebildet sind; und- einer zwischen den piezoelektrischen Einheiten (5, 5', 5", 6, 6', 6") liegenden, elektrisch isolierenden Sperrlage (3, 4, 4') aufweist, wobei einander direkt benachbarte piezoelektrische Lagen (21, 23a; 22, 23b; 21, 24a; 22, 24b; 23a, 24b; 23b, 24a', 24b', 22) zumindest teilweise miteinander verschmolzen sind und/oder einander gegenüber angeordnete piezoelektrische Lagen durch wenigstens eine zwischen diesen piezoelektrischen Lagen befindliche Schmelzklebschicht verbunden sind.Piezoelectric device (10a, 10a', 10a''; 10b; 10c; 10d, 10e), characterized in that the piezoelectric device (10a, 10a', 10a''; 10b; 10c; 10d, 10e) comprises a stacked arrangement two opposing cover layers (1, 1a; 2, 2a) or cover layer areas (1b, 1b'), each of which is formed from at least one flat, non-rigid substrate made of electrically non-conductive and non-piezoelectric material; - at least two between the cover layers (1st , 1a; 2, 2a) or cover layer areas (1b, 1b') and superimposed piezoelectric units (5, 5', 5", 6, 6', 6"), each consisting of an inner electrode layer (13a, 13b, 14a , 14a', 14b, 14b') and an outer electrode layer (11, 12; 11a, 11b) and at least one between the respective inner electrode layer (13a, 13b, 14a, 14a', 14b, 14b') and the respective outer electrode layer (11, 12; 11a, 11b) lying piezoelectric layers (21, 22, 23a, 23b, 24a, 24a', 24b, 24b') s ind; and- an electrically insulating blocking layer (3, 4, 4') lying between the piezoelectric units (5, 5', 5", 6, 6', 6"), piezoelectric layers (21, 23a; 22, 23b; 21, 24a; 22, 24b; 23a, 24b; 23b, 24a', 24b', 22) are at least partially melted together and/or piezoelectric layers arranged opposite one another are connected by at least one hot-melt adhesive layer located between these piezoelectric layers .

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine piezoelektrische Vorrichtung und ein Verfahren zu deren Herstellung.The present invention relates to a piezoelectric device and a method of manufacturing the same.

Aus dem Stand der Technik sind unterschiedlichste piezoelektrische Vorrichtungen bekannt, die sich hinsichtlich Aufbau, Funktionsweise und Anwendung unterscheiden.A wide variety of piezoelectric devices are known from the prior art, which differ in terms of structure, mode of operation and application.

Aus der Druckschrift DE 10 2010 011 047 A1 ist beispielsweise ein Biegewandler mit einem mechanischen Träger und beidseitig darauf aufgebrachten piezoelektrisch aktiven Elementen bekannt. Der Träger ist entweder aus einem Isoliermaterial oder aus Metall ausgebildet. Die Dicke des Trägers liegt zwischen 0,2 und 3 mm. Um unter Meidung von Brüchen eine hohe Biegebelastung zu ermöglichen, sind außenseitig auf den Schichtaufbau unter Vorspannung aufgebrachte Schutzschichten vorgesehen, wobei der Schichtaufbau sandwichartig zwischen den folienartigen Schutzschichten eingeklebt ist.From the pamphlet DE 10 2010 011 047 A1 For example, a bending transducer with a mechanical support and piezoelectrically active elements applied to it on both sides is known. The carrier is formed either from an insulating material or from metal. The thickness of the carrier is between 0.2 and 3 mm. In order to allow a high bending load while avoiding fractures, protective layers applied to the outside of the layered structure under pretension are provided, with the layered structure being glued in sandwich-like fashion between the film-like protective layers.

Die Druckschrift DE 32 31 117 A1 offenbart einen piezoelektrischen Koppler mit einer Primär- und einer Sekundärelektrode. Eine primäre Piezokeramik und eine sekundäre Piezokeramik sind ganzflächig mit einer 15 µm dicken Silberschicht metallisiert und durch eine hochisolierende Kunststofffolie voneinander getrennt. Die metallisierten Piezokeramiken sind durch Klebeschichten aus Prepreg oder Kunstharz mit der Kunststofffolie verbunden.The pamphlet DE 32 31 117 A1 discloses a piezoelectric coupler having a primary and a secondary electrode. A primary piezoceramic and a secondary piezoceramic are metallized over the entire surface with a 15 µm thick layer of silver and separated from each other by a highly insulating plastic film. The metallized piezoceramics are connected to the plastic film by adhesive layers made of prepreg or synthetic resin.

Die Druckschrift DE 10 2018 127 651 A1 betrifft einen einen Schichtaufbau aufweisenden elektromechanischen Wandler. Der Schichtaufbau weist eine erste Schicht auf, die als elektrische Abschirmung dient. Daran schließt sich eine Klebeschicht an. Eine dritte Schicht umfasst einen elektromechanischen Sensor. Es folgen eine weitere Klebeschicht und eine Zwischenschicht. Die sich rückseitig an die Zwischenschicht anschließenden Schichten entsprechen dem vorderseitigen Aufbau, wodurch sich zwei identische, durch die Zwischenschicht getrennte Sensoren ergeben.The pamphlet DE 10 2018 127 651 A1 relates to an electromechanical transducer having a layer structure. The layer structure has a first layer that serves as electrical shielding. This is followed by an adhesive layer. A third layer includes an electromechanical sensor. Another adhesive layer and an intermediate layer follow. The layers adjoining the intermediate layer on the back correspond to the structure on the front, resulting in two identical sensors separated by the intermediate layer.

Ein piezoelektrisches Dünnfilm-Bimorphelement mit einer dünnen Metallplatte ist in der Druckschrift DE 600 00 948 T2 beschrieben. Auf beiden Flächen der Metallplatte ist jeweils durch Zerstäuben ein piezoelektrischer Dünnfilm aufgebracht, wobei Polarisationszustände der piezoelektrischen Dünnfilme während des Zerstäubens gesteuert werden. Auf der Metallplatte jeweils gegenüberliegenden Flächen der piezoelektrischen Dünnfilme weisen diese jeweils einen Elektrodenfilm auf. Die piezoelektrischen Dünnschichten bestehen aus mehreren gestapelten piezoelektrischen (Kristall-)Schichten.A thin film piezoelectric bimorph element with a thin metal plate is in the reference DE 600 00 948 T2 described. A piezoelectric thin film is sputtered on both faces of the metal plate, respectively, and polarization states of the piezoelectric thin films are controlled during the sputtering. The piezoelectric thin films each have an electrode film on their opposite faces of the metal plate. The piezoelectric thin films consist of several stacked piezoelectric (crystal) layers.

Die Druckschrift EP 1 544 927 A2 offenbart ein piezoelektrisches Element mit einem streifenförmigen Substrat und einem darauf ausgebildeten Schichtaufbau. Der Schichtaufbau weist eine erste Elektrodenschicht, einen geschichteten piezoelektrischen Film und eine zweite Elektrodenschicht auf. Der geschichtete piezoelektrische Film besteht aus einem ersten piezoelektrischen Film und einem zweiten piezoelektrischen Film, der auf dem ersten piezoelektrischen Film ausgebildet ist und dessen Kristallorientierung durch den ersten piezoelektrischen Film gesteuert wird. Der erste piezoelektrische Film und der zweite piezoelektrische Film bestehen jeweils aus einem Aggregat säulenförmiger Kristallkörner.The pamphlet EP 1 544 927 A2 discloses a piezoelectric element having a strip-shaped substrate and a layer structure formed thereon. The layered structure includes a first electrode layer, a laminated piezoelectric film, and a second electrode layer. The stacked piezoelectric film consists of a first piezoelectric film and a second piezoelectric film which is formed on the first piezoelectric film and whose crystal orientation is controlled by the first piezoelectric film. The first piezoelectric film and the second piezoelectric film each consist of an aggregate of columnar crystal grains.

Aus dem Stand der Technik sind verschiedene piezoelektrische Lautsprecheranordnungen bekannt, die Papier als flexibles und mit unterschiedlichen Funktionslagen bedruckbares Trägermaterial nutzen.Various piezoelectric loudspeaker arrangements are known from the prior art, which use paper as a flexible carrier material that can be printed with different functional layers.

So geht aus der Druckschrift EP 3 405 011 A1 eine Lautsprechervorrichtung hervor, die dadurch hergestellt wird, dass auf eine Papierlage ein Lagenstapel bestehend aus zwei elektrisch leitfähigen Elektrodenlagen mit einer dazwischen befindlichen piezoelektrischen Lage gedruckt wird, diese bedruckte Papierlage mit Harz imprägniert wird und daraufhin diese Anordnung mit einer weiteren, nicht bedruckten, mit Harz imprägnierten Papierlage durch Heißlaminieren verbunden wird.That's what the pamphlet says EP 3 405 011 A1 discloses a loudspeaker device which is produced by printing a stack of layers consisting of two electrically conductive electrode layers with a piezoelectric layer in between on a paper layer, impregnating this printed paper layer with resin and then impregnating this assembly with another unprinted layer with resin impregnated paper layer is connected by hot lamination.

In dem Artikel von A. C. Hübler, M. Bellmann, G. C. Schmidt, S. Zimmermann, A. Gerlach und C. Haentjes „Fully mass printed loudspeakers on paper“, Organic Electronics 13 (2012) S. 2290 - 2295 ist eine flexible Lautsprecheranordnung beschrieben, die aus einem Papiersubstrat und einem darauf gedruckten Lagenstapel aus zwei Elektroden mit einer zwischen den Elektroden befindlichen piezoelektrischen Lage ausgebildet ist.A flexible loudspeaker arrangement is described in the article by AC Hübler, M. Bellmann, GC Schmidt, S. Zimmermann, A. Gerlach and C. Haentjes “Fully mass printed loudspeakers on paper”, Organic Electronics 13 (2012) pp. 2290-2295 , which is formed from a paper substrate and a layer stack of two electrodes printed thereon with a piezoelectric layer located between the electrodes.

Aus dem Stand der Technik ist auch ein „sprechendes Buch“ (T-Book) bekannt. Dabei handelt es sich um beidseitig mit organischen Polymeren bedrucktes Papier. Das Papier kann mittels elektrischer Spannung zum Schwingen angeregt werden, wodurch dieses Töne erzeugt. Entsprechend hergestellte Buchseiten lassen sich zur Tonerzeugung verwenden (BMB: Sprechendes Papier auf der Frankfurter Buchmesse. URL: https://www.bmbf.de/de/sprechendes-papier-auf-der-frankfurter-buchmesse-4963.html [abgerufen am 14.10.2020]).A “talking book” (T-book) is also known from the prior art. This is paper printed on both sides with organic polymers. The paper can be made to vibrate by means of an electrical voltage, which causes it to produce sounds. Book pages produced in this way can be used to generate sound (BMB: Talking Paper at the Frankfurt Book Fair. URL: https://www.bmbf.de/de/sprechendes-papier-auf-der-frankfurter-buchmesse-4963.html [accessed on 10/14/2020]).

Die Leistungsfähigkeit von Piezoaktoren und -sensoren kann erheblich erhöht werden, wenn Multilagenarchitekturen ausgebildet werden. Mit solchen Multipiezolagen-Architekturen kann bei Nutzung des indirekten Piezoeffektes eine höhere Stell- oder Auslenkkraft bei gleich hoher angelegter Spannung realisiert werden oder bei Nutzung des direkten Piezoeffektes eine größere Spannung bei gleicher Krafteinwirkung generiert werden.The performance of piezo actuators and sensors can be increased significantly when multi-layer architectures are formed. With such multi-piezo layer architectures, when using the indirect piezo effect, a higher setting or off steering force can be realized with the same applied voltage or, when using the direct piezo effect, a larger voltage can be generated with the same force.

Insbesondere im Bereich der Dünnschichttechnologie können Schichtstapel mit mehreren aktiven Piezo- und Elektrodenschichten hergestellt werden. Die Schichten können beispielsweise unter Verwendung von Drucktechnologien auf ein vorzugsweise flexibles Substrat aufgebracht werden. Die Piezoschichten bestehen aus ferroelektrischem Material, wie ferroelektrischen Polymeren oder Keramiken. Die Elektrodenschichten werden aus elektrisch leitfähigem Material, wie elektrisch leitfähigen Polymeren oder Metallpartikeltinten, ausgebildet.Layer stacks with several active piezoelectric and electrode layers can be produced, particularly in the field of thin-film technology. The layers can be applied to a preferably flexible substrate using printing technologies, for example. The piezo layers consist of ferroelectric material, such as ferroelectric polymers or ceramics. The electrode layers are formed from electrically conductive material, such as electrically conductive polymers or metal particle inks.

Entsprechend ist in der Druckschrift EP 3 073 541 A1 eine stapelförmig aufgebaute, piezoelektrische Vorrichtung beschrieben, die zwei Elektroden aufweist, zwischen welchen eine mit einem Additiv versetzte Papierlage mit piezoelektrischen Eigenschaften und Polyimidschichten vorgesehen sind. In einer Variante ist auf dieser Anordnung eine weitere piezoelektrische Lage vorgesehen, auf der eine dritte Elektrode angeordnet ist.According to the pamphlet EP 3 073 541 A1 describes a stacked piezoelectric device having two electrodes between which a layer of paper with piezoelectric properties mixed with an additive and polyimide layers are provided. In a variant, a further piezoelectric layer is provided on this arrangement, on which a third electrode is arranged.

Der Artikel von X. Qiu, G. C. Schmidt, P. M. Panicker, R. A. Q. Soler, A. J. Benjamin und A. C. Hübler „Fully printed piezoelectric polymer loudspeakers with enhanced acoustic performance“, Advanced Engineering Materials 2019, 21, 1900537, S. 1 -8 offenbart eine gedruckte Lautsprecherstruktur auf Basis piezoelektrischer Polymerlagen und darauf vorgesehener Elektrodenlagen, die jeweils beidseitig eines Papiersubstrates angeordnet sind.The article by X. Qiu, G. C. Schmidt, P. M. Panicker, RA Q. Soler, A. J. Benjamin and AC Hübler "Fully printed piezoelectric polymer loudspeakers with enhanced acoustic performance", Advanced Engineering Materials 2019, 21, 1900537, pp. 1 -8 discloses a printed Loudspeaker structure based on piezoelectric polymer layers and electrode layers provided thereon, which are each arranged on both sides of a paper substrate.

Die bekannten piezoelektrischen Lautsprecheranordnungen weisen typischerweise wenigstens zwei Elektroden und ein jeweils dazwischen befindliches piezoelektrisches Material auf. Die beiden Elektroden werden durch das piezoelektrische Material voneinander elektrisch getrennt. Dabei besteht das Problem, dass diese elektrische Trennung zuverlässig funktionieren muss. Das heißt, der Leckstrom zwischen den Elektroden darf bei angelegter Spannung nur sehr klein sein. Diese Forderung zuverlässig umzusetzen, ist gerade bei großen Flächen, wie sie typischerweise bei piezoelektrischen Aktoren vorkommen, aufgrund von Fehlstellen, Pinholes, Verunreinigungen usw. schwierig.The known piezoelectric loudspeaker arrangements typically have at least two electrodes and a piezoelectric material located between them. The two electrodes are electrically separated from each other by the piezoelectric material. The problem here is that this electrical separation must function reliably. This means that the leakage current between the electrodes can only be very small when the voltage is applied. It is difficult to reliably implement this requirement, especially in the case of large areas, such as those typically found in piezoelectric actuators, due to defects, pinholes, contamination, etc.

Bei einlagigen Piezobauteilen können derartige Fehlstellen meist während eines Polarisationsvorganges eliminiert werden. Bei einem solchen Polarisationsvorgang wird eine hohe Spannung zwischen den Elektroden des Piezobauteils angelegt. Fehlstellen in einer ferroelektrischen Schicht ergeben meist Orte mit besonders hohem Stromfluss. Dadurch kommt es an diesen Orten zu einer kurzzeitigen starken lokalen Erwärmung, infolge welcher wenigstens eine der Elektroden punktuell verdampft, was wiederum einen Zusammenbruch des Stromflusses bewirkt. Die Fehlstelle heilt sich also bei dem Polarisationsvorgang von selbst.In the case of single-layer piezo components, defects of this type can usually be eliminated during a polarization process. In such a polarization process, a high voltage is applied between the electrodes of the piezo component. Defects in a ferroelectric layer usually result in locations with a particularly high current flow. As a result, there is short-term strong local heating at these locations, as a result of which at least one of the electrodes vaporizes at certain points, which in turn causes the current flow to collapse. The defect heals itself during the polarization process.

Bei konventionellen, auf einem Substrat gestapelten Multilagen-Piezoarchitekturen funktioniert dieser Mechanismus jedoch nur unzureichend, da sich eine punktuelle starke Erwärmung innerhalb einer Funktionsschicht zumeist auf die weiteren Funktionsschichten der Multilagen-Piezoarchitektur negativ auswirkt. Das heißt, es kommt zumeist nicht zu dem oben beschriebenen Selbstheilungseffekt, sondern das gesamte Bauteil wird während der Polarisation zerstört.In the case of conventional multi-layer piezo architectures stacked on a substrate, however, this mechanism only works inadequately, since selective, strong heating within a functional layer usually has a negative effect on the other functional layers of the multi-layer piezo architecture. This means that the self-healing effect described above usually does not occur, but rather the entire component is destroyed during polarization.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine piezoelektrische Vorrichtung mit Multilagen-Architektur und dennoch hoher Qualität sowie ein Verfahren zu deren Herstellung zur Verfügung zu stellen. Ferner soll eine vorteilhafte Nutzungsmöglichkeit für eine solche piezoelektrische Vorrichtung vorgeschlagen werden.It is therefore the object of the present invention to provide a piezoelectric device with multilayer architecture and yet high quality and a method for its production. Furthermore, an advantageous possible use for such a piezoelectric device is to be proposed.

Die Aufgabe wird zum einen durch eine piezoelektrische Vorrichtung gelöst, die eine Stapelanordnung aus

- zwei einander gegenüberliegenden Decklagen oder Decklagenbereichen, die jeweils aus wenigstens einem flächigen, nichtstarren Substrat aus elektrisch nicht leitendem und nicht piezoelektrischem Material ausgebildet sind;
- wenigstens zwei zwischen den Decklagen oder Decklagenbereichen befindlichen und übereinanderliegenden piezoelektrischen Einheiten, die jeweils aus einer inneren Elektrodenlage und einer äußeren Elektrodenlage und wenigstens einer zwischen der jeweiligen inneren und äußeren Elektrodenlage liegenden piezoelektrischen Lage ausgebildet sind; und
- einer zwischen den piezoelektrischen Einheiten liegenden, elektrisch isolierenden Sperrlage

aufweist, wobei einander direkt benachbarte piezoelektrische Lagen zumindest teilweise miteinander verschmolzen sind und/oder einander gegenüber angeordnete piezoelektrische Lagen durch wenigstens eine zwischen diesen piezoelektrischen Lagen befindliche Schmelzklebschicht verbunden sind.The object is achieved on the one hand by a piezoelectric device that consists of a stacked arrangement

- Two opposing cover layers or cover layer areas, each of which is formed from at least one flat, non-rigid substrate made of electrically non-conductive and non-piezoelectric material;
- at least two piezoelectric units located between the cover layers or cover layer areas and lying one on top of the other, which are each formed from an inner electrode layer and an outer electrode layer and at least one piezoelectric layer lying between the respective inner and outer electrode layer; and
- an electrically insulating barrier layer lying between the piezoelectric units

piezoelectric layers which are directly adjacent to one another are at least partially fused to one another and/or piezoelectric layers arranged opposite one another are connected by at least one hot-melt adhesive layer located between these piezoelectric layers.

Durch den Lagenaufbau, der wenigstens zwei piezoelektrischen Einheiten beinhaltet, wird eine hohe piezoelektrische Sensitivität zur Verfügung gestellt. Darüber hinaus ist bei der erfindungsgemäßen piezoelektrischen Vorrichtung die darin enthaltene Elektronik von außen nicht sichtbar, wodurch sich vielfältige Anwendungsbereiche ergeben. Beispielsweise kann die erfindungsgemäße piezoelektrische Vorrichtung als piezoelektrisches Lautsprecherpapier mit Multilayer-Architektur ausgebildet werden.A high piezoelectric sensitivity is made available by the layer structure, which contains at least two piezoelectric units. In addition, with the piezoelectric device according to the invention, the electronics contained therein are not visible from the outside, resulting in a wide range of application areas. at for example, the piezoelectric device according to the invention can be formed as a piezoelectric speaker paper with a multilayer architecture.

Erfindungsgemäß sind einander direkt benachbarte piezoelektrische Lagen zumindest teilweise miteinander verschmolzen und/oder einander gegenüber angeordnete piezoelektrische Lagen durch wenigstens eine zwischen diesen piezoelektrischen Lagen befindliche Schmelzklebschicht verbunden.According to the invention, piezoelectric layers that are directly adjacent to one another are at least partially fused to one another and/or piezoelectric layers arranged opposite one another are connected by at least one hot-melt adhesive layer located between these piezoelectric layers.

Vorzugsweise ist die Sperrlage wenigstens teilweise aus wenigstens einem flächigen, nichtstarren Substrat und/oder wenigstens einer Klebschicht ausgebildet, das/die aus elektrisch nicht leitendem und nicht piezoelektrischem Material ausgebildet ist/sind.The barrier layer is preferably formed at least partially from at least one flat, non-rigid substrate and/or at least one adhesive layer, which is/are formed from electrically non-conductive and non-piezoelectric material.

Vorteilhafte Anwendungsmöglichkeiten ergeben sich, wenn wenigstens eines der flächigen, nichtstarren Substrate wenigstens ein Papierblatt und/oder wenigstens eine Folie ist. Papier und viele Folien sind elektrisch isolierend und darüber hinaus beispielsweise bedruckbar, sodass diese Materialien die Elektrodenlagen gut elektrisch abschirmen können und zudem beispielsweise Sichtoberflächen von Buchseiten bilden können.Advantageous application possibilities arise when at least one of the flat, non-rigid substrates is at least one sheet of paper and/or at least one film. Paper and many foils are electrically insulating and can also be printed, for example, so that these materials can shield the electrode layers well electrically and can also form visible surfaces of book pages, for example.

In einer speziellen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Sperrlage dicker als jede der Decklagen oder jedes der Decklagenbereiche. Dies betrifft Ausführungsformen der Erfindung, in welchen die als Mittellage innerhalb der piezoelektrischen Vorrichtung angeordnete Sperrlage aus wenigstens einem flächigen, nichtstarren Substrat, wie aus wenigstens einem Papierblatt oder einer Papierbahn ausgebildet ist und als Decklagen dünnere Lagen, wie beispielsweise Folien, eingesetzt werden. Dadurch ergibt sich ein Lagenaufbau, der in seiner Gesamtdicke dem einer normalen Buchseite sehr ähnlich ist, also eine hohe Flexibilität besitzt, wobei dennoch eine gute elektrische Isolation zwischen den Elektrodenlagen der piezoelektrischen Vorrichtung zur Verfügung gestellt wird.In a specific embodiment of the present invention, the barrier layer is thicker than any of the cover layers or portions of the cover layers. This relates to embodiments of the invention in which the barrier layer arranged as a middle layer within the piezoelectric device is formed from at least one flat, non-rigid substrate, such as at least one sheet of paper or a paper web, and thinner layers, such as foils, are used as cover layers. This results in a layer structure which, in terms of its overall thickness, is very similar to that of a normal book page, ie has a high degree of flexibility, while good electrical insulation between the electrode layers of the piezoelectric device is nevertheless provided.

Es ist ferner von Vorteil, wenn zwei der jeweiligen inneren Elektrodenlagen miteinander elektrisch verbunden sind und/oder zwei der jeweiligen äußeren Elektrodenlagen miteinander elektrisch verbunden sind. Dies vereinfacht die elektrische Anschlusstechnik.It is also advantageous if two of the respective inner electrode layers are electrically connected to one another and/or two of the respective outer electrode layers are electrically connected to one another. This simplifies the electrical connection technology.

In einer besonders praktikablen Ausführungsform der Erfindung verläuft/verlaufen die elektrische Verbindung zwischen den jeweiligen inneren Elektrodenlagen und/oder die elektrische Verbindung zwischen den jeweiligen äußeren Elektrodenlagen durch wenigstens eine Aussparung in der Sperrlage hindurch. Somit können elektrische Verbindungsleitungen in den Lagenaufbau integriert werden, wodurch die Gesamtanordnung kompakter wird.In a particularly practical embodiment of the invention, the electrical connection between the respective inner electrode layers and/or the electrical connection between the respective outer electrode layers runs/run through at least one recess in the barrier layer. Electrical connecting lines can thus be integrated into the layer structure, making the overall arrangement more compact.

Die Aufgabe wird außerdem durch ein Buch mit wenigstens einer Buchseite oder wenigstens einem Buchdeckel, die oder der eine piezoelektrische Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist oder aufweist, wobei wenigstens eine Sichtoberfläche wenigstens eines der flächigen, nichtstarren Substrate mit Text und/oder wenigstens einem Bild versehen ist, gelöst. Der Text und/oder das wenigstens eine Bild kann auf eine Außenoberfläche wenigstens eines, eine Decklage der piezoelektrischen Vorrichtung ausbildenden Substrates gedruckt, geklebt, gesprüht und/oder gemalt sein. Die Buchseiten können auch beidseitig bedruckt, beklebt, besprüht und/oder bemalt sein. Ein oder mehrere Buchseiten dieses Buches können jedoch auch unbedruckt, also einfach weiß, sein.The object is also achieved by a book with at least one book page or at least one book cover, which is or has a piezoelectric device according to the present invention, wherein at least one visible surface of at least one of the planar, non-rigid substrates is provided with text and/or at least one image is solved. The text and/or the at least one image may be printed, glued, sprayed and/or painted on an outer surface of at least one substrate forming a top layer of the piezoelectric device. The book pages can also be printed, glued, sprayed and/or painted on both sides. However, one or more pages of this book can also be unprinted, i.e. simply white.

Darüber hinaus wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung einer piezoelektrischen Vorrichtung gelöst, wobei wenigstens zwei, aus wenigstens einem flächigen, nichtstarren Substrat aus elektrisch nicht leitendem und nicht piezoelektrischem Material ausgebildete Decklagen oder Decklagenbereiche jeweils einseitig mit wenigstens einem Außenlagenstapel, der wenigstens eine äußere Elektrodenlage und wenigstens eine darauf gedruckte äußere piezoelektrische Lage aufweist, bedruckt werden; und

- eine aus wenigstens einem flächigen, nichtstarren Substrat aus elektrisch nicht leitendem und nicht piezoelektrischem Material ausgebildete Sperrlage jeweils beidseitig mit einem Innenlagenstapel, der wenigstens eine innere Elektrodenlage und wenigstens eine darauf ausgebildete innere piezoelektrische Lage aufweist, bedruckt wird; die so bedruckte Sperrlage flächig zwischen zwei der jeweils mit dem Außenlagenstapel bedruckten Decklagen angeordnet wird; und danach die jeweils inneren piezoelektrischen Lagen mit den jeweils äußeren piezoelektrischen Lagen durch Heißlaminierung verbunden werden;

und/oder

- jeweils auf die jeweiligen äußeren piezoelektrischen Lagen entweder wenigstens eine innere piezoelektrische Lage und darauf wenigstens eine innere Elektrodenlage oder nur wenigstens eine innere Elektrodenlage gedruckt wird; danach auf wenigstens eine der inneren Elektrodenlagen eine Klebschicht als Sperrlage gedruckt wird; daraufhin die so bedruckten Decklagen oder Decklagenbereiche so aufeinander gelegt werden, dass die nicht mit den Elektrodenlagen und den piezoelektrischen Lagen bedruckten Seiten der Decklagen oder Decklagenbereiche außen sind; und danach die bedruckten Decklagen oder Decklagenbereiche durch Heißlaminierung verbunden werden.

In addition, the object is achieved by a method for producing a piezoelectric device, wherein at least two cover layers or cover layer regions formed from at least one flat, non-rigid substrate made of electrically non-conductive and non-piezoelectric material are each provided on one side with at least one outer layer stack, the at least one outer electrode layer and at least one outer piezoelectric layer printed thereon; and

a barrier layer formed from at least one flat, non-rigid substrate made from electrically non-conductive and non-piezoelectric material is printed on both sides with an inner layer stack which has at least one inner electrode layer and at least one inner piezoelectric layer formed thereon; the blocking layer printed in this way is arranged flat between two of the top layers each printed with the outer layer stack; and thereafter the respective inner piezoelectric layers are bonded to the respective outer piezoelectric layers by hot lamination;

and or

- in each case on the respective outer piezoelectric layers either at least one inner piezoelectric layer and thereon at least one inner electrode layer or only at least one inner electrode layer is printed; thereafter, an adhesive layer is printed on at least one of the internal electrode layers as a barrier layer; then the so printed top layers or top layer areas are placed on top of each other that not with the electrode layers and the piezoelectric layers printed sides of the cover layers or cover layer areas are outside; and thereafter the printed liners or liner portions are joined by hot lamination.

In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sind die Decklagenbereiche aus einem einzigen, flächigen, nichtstarren Substrat aus elektrisch nicht leitendem und nicht piezoelektrischem Material ausgebildet, das gefaltet wird, bevor die bedruckten Decklagenbereiche durch die Heißlaminierung verbunden werden.In an advantageous embodiment of the method according to the invention, the cover layer areas are formed from a single, flat, non-rigid substrate made of electrically non-conductive and non-piezoelectric material, which is folded before the printed cover layer areas are connected by the hot lamination.

Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, deren Aufbau, Funktion und Vorteile werden im Folgenden anhand von Figuren näher erläutert, wobei

1 schematisch einen Schichtaufbau einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen piezoelektrischen Vorrichtung mit drei Substraten sowie jeweils dazwischen befindlichen piezoelektrischen Einheiten in einer geschnittenen Seitenansicht zeigt;
2 schematisch einen Schichtaufbau einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen piezoelektrischen Vorrichtung mit zwei Substraten und einer Klebschicht sowie jeweils dazwischen befindlichen piezoelektrischen Einheiten in einer geschnittenen Seitenansicht zeigt;
3 schematisch einen Schichtaufbau einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen piezoelektrischen Vorrichtung mit drei Substraten und zwei Klebschichten sowie jeweils dazwischen befindlichen piezoelektrischen Einheiten in einer geschnittenen Seitenansicht zeigt;
4 schematisch einen Schichtaufbau einer vierten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen piezoelektrischen Vorrichtung mit einem gefalteten Substrat und einer Klebschicht sowie jeweils dazwischen befindlichen piezoelektrischen Einheiten in einer geschnittenen Seitenansicht zeigt;
5 schematisch eine erste Variante zur elektrischen Verbindung von Elektrodenlagen der in 1 dargestellten ersten Ausführungsform einer erfindungsgemä-ßen piezoelektrischen Vorrichtung in einer geschnittenen Seitenansicht zeigt;
6 schematisch eine zweite Variante zur elektrischen Verbindung von Elektrodenlagen der in 1 dargestellten ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen piezoelektrischen Vorrichtung mittels Durchkontaktierungen in einer geschnittenen Seitenansicht zeigt;
7 schematisch einen Schichtaufbau einer fünften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen piezoelektrischen Vorrichtung mit einem mittleren, einseitig überstehenden Substrat, zwei äußeren, gefalteten Substraten sowie jeweils dazwischen befindlichen piezoelektrischen Einheiten in einer geschnittenen Seitenansicht zeigt; und
8 schematisch eine Draufsicht auf ein aus der in 7 gezeigten fünften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen piezoelektrischen Vorrichtung ausgebildetes, aufgeschlagenes Buch zeigt.

Preferred embodiments of the present invention, their structure, function and advantages are explained in more detail below with reference to figures, where

1 shows schematically a layer structure of a first embodiment of a piezoelectric device according to the invention with three substrates and piezoelectric units located between them in a sectional side view;
2 shows schematically a layer structure of a second embodiment of a piezoelectric device according to the invention with two substrates and an adhesive layer and piezoelectric units located in between in a sectional side view;
3 shows schematically a layer structure of a third embodiment of a piezoelectric device according to the invention with three substrates and two adhesive layers and piezoelectric units located between them in a sectional side view;
4 shows schematically a layer structure of a fourth embodiment of a piezoelectric device according to the invention with a folded substrate and an adhesive layer and piezoelectric units located between them in a sectional side view;
5 schematically a first variant for the electrical connection of electrode layers in 1 illustrated first embodiment of a piezoelectric device according to the invention in a sectional side view;
6 schematically a second variant for the electrical connection of electrode layers in 1 shown first embodiment of a piezoelectric device according to the invention by means of vias in a sectional side view;
7 schematically shows a layered structure of a fifth embodiment of a piezoelectric device according to the invention with a central substrate protruding on one side, two outer folded substrates and piezoelectric units located in between in a sectional side view; and
8th schematically a top view of one from the in 7 shown opened book formed fifth embodiment of a piezoelectric device according to the invention.

1 zeigt schematisch einen Schichtaufbau einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen piezoelektrischen Vorrichtung 10a mit drei Substraten sowie jeweils dazwischen befindlichen piezoelektrischen Einheiten 5, 6 in einer geschnittenen Seitenansicht. 1 12 schematically shows a layered structure of a first embodiment of a piezoelectric device 10a according to the invention with three substrates and piezoelectric units 5, 6 located between them, in a sectional side view.

Zwei der Substrate fungieren als Decklagen 1, 2, während das dritte Substrat eine Sperrlage 3 bildet. Die Decklagen 1, 2 als auch die Sperrlage 3 sind bei der piezoelektrischen Vorrichtung 10a flächige, nichtstarre Substrate aus elektrisch nicht leitendem und nicht piezoelektrischem Material. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Decklagen 1, 2 und die Sperrlage 3 jeweils aus Papier ausgebildet. In anderen, nicht gezeigten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können die Decklagen 1, 2 und die Sperrlage 3 auch jeweils aus einer Folie ausgebildet sein. Ferner können die Decklagen 1, 2 aus Papier und die Sperrlage 3 aus Folie und umgekehrt ausgebildet sein.Two of the substrates function as cover layers 1, 2, while the third substrate forms a barrier layer 3. In the case of the piezoelectric device 10a, the cover layers 1, 2 and the barrier layer 3 are flat, non-rigid substrates made of electrically non-conductive and non-piezoelectric material. In the embodiment shown, the cover layers 1, 2 and the barrier layer 3 are each made of paper. In other embodiments of the present invention that are not shown, the cover layers 1, 2 and the barrier layer 3 can also each be formed from a film. Furthermore, the cover layers 1, 2 can be made of paper and the barrier layer 3 can be made of foil and vice versa.

Die sich zwischen einer ersten Decklage 1 und der Sperrlage 3 befindliche erste piezoelektrische Einheit 5 weist eine auf der ersten Decklage 1 ausgebildete erste äußere Elektrodenlage 11, eine auf der ersten äußeren Elektrodenlage 11 ausgebildete erste äußere piezoelektrische Lage 21, eine erste innere piezoelektrische Lage 23a und eine erste innere Elektrodenlage 13a auf.The first piezoelectric unit 5 located between a first cover layer 1 and the barrier layer 3 comprises a first outer electrode layer 11 formed on the first cover layer 1, a first outer piezoelectric layer 21 formed on the first outer electrode layer 11, a first inner piezoelectric layer 23a and a first inner electrode layer 13a.

Die sich zwischen der Sperrlage 3 und einer zweiten Decklage 2 befindliche zweite piezoelektrische Einheit 6 weist eine auf der Sperrlage 3 ausgebildete zweite innere Elektrodenlage 13b, eine auf der zweiten inneren Elektrodenlage 13b ausgebildete zweite innere piezoelektrische Lage 23b, eine zweite äußere piezoelektrische Lage 22 und eine zweite äußere Elektrodenlage 12 auf.The second piezoelectric unit 6 located between the barrier layer 3 and a second cover layer 2 comprises a second inner electrode layer 13b formed on the barrier layer 3, a second inner piezoelectric layer 23b formed on the second inner electrode layer 13b, a second outer piezoelectric layer 22 and a second outer electrode layer 12 on.

Bei der piezoelektrischen Vorrichtung 10a ist die erste äußere piezoelektrische Lage 21 mit der ersten inneren piezoelektrischen Lage 23a wenigstens teilweise verschmolzen und ist die zweite äußere piezoelektrische Lage 22 mit der zweiten inneren piezoelektrischen Lage 23b wenigstens teilweise verschmolzen.In the piezoelectric device 10a, the first outer piezoelectric layer 21 is less than the first inner piezoelectric layer 23a tens partially fused and the second outer piezoelectric layer 22 is at least partially fused to the second inner piezoelectric layer 23b.

2 zeigt schematisch einen Schichtaufbau einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen piezoelektrischen Vorrichtung 10b mit zwei Substraten und einer Klebschicht sowie jeweils dazwischen befindlichen piezoelektrischen Einheiten 5', 6' in einer geschnittenen Seitenansicht. 2 10 schematically shows a layer structure of a second embodiment of a piezoelectric device 10b according to the invention with two substrates and an adhesive layer as well as piezoelectric units 5′, 6′ located between them in a sectional side view.

Die beiden Substrate fungieren als Decklagen 1, 2, während die Klebschicht eine Sperrlage 4 bildet. Die Decklagen 1, 2 sind bei der piezoelektrischen Vorrichtung 10b flächige, nichtstarre Substrate aus elektrisch nicht leitendem und nicht piezoelektrischem Material. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Decklagen 1, 2 jeweils aus Papier ausgebildet. In anderen, nicht gezeigten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können die Decklagen 1, 2 auch jeweils aus einer Folie ausgebildet sein.The two substrates function as cover layers 1, 2, while the adhesive layer forms a barrier layer 4. In the case of the piezoelectric device 10b, the cover layers 1, 2 are flat, non-rigid substrates made of electrically non-conductive and non-piezoelectric material. In the embodiment shown, the top layers 1, 2 are each made of paper. In other embodiments of the present invention that are not shown, the cover layers 1, 2 can also each be formed from a film.

Die sich zwischen einer ersten Decklage 1 und der Sperrlage 4 befindliche erste piezoelektrische Einheit 5' weist eine auf der ersten Decklage 1 ausgebildete erste äußere Elektrodenlage 11, eine auf der ersten äußeren Elektrodenlage 11 ausgebildete erste äußere piezoelektrische Lage 21, eine erste innere piezoelektrische Lage 24a und eine erste innere Elektrodenlage 14a auf.The first piezoelectric unit 5' located between a first cover sheet 1 and the barrier sheet 4 comprises a first outer electrode sheet 11 formed on the first cover sheet 1, a first outer piezoelectric sheet 21 formed on the first outer electrode sheet 11, a first inner piezoelectric sheet 24a and a first inner electrode layer 14a.

Die sich zwischen der Sperrlage 4 und einer zweiten Decklage 2 befindliche zweite piezoelektrische Einheit 6' weist eine zweite innere Elektrodenlage 14b, eine zweite innere piezoelektrische Lage 24b, eine zweite äußere piezoelektrische Lage 22 und eine zweite äußere Elektrodenlage 12 auf.The second piezoelectric unit 6' located between the barrier layer 4 and a second cover layer 2 has a second inner electrode layer 14b, a second inner piezoelectric layer 24b, a second outer piezoelectric layer 22 and a second outer electrode layer 12.

Durch die Klebschicht 4 sind die erste piezoelektrische Einheit 5' und die zweite piezoelektrische Einheit 6' miteinander verklebt.Through the adhesive layer 4, the first piezoelectric unit 5' and the second piezoelectric unit 6' are bonded to each other.

Ferner ist die erste äußere piezoelektrische Lage 21 mit der ersten inneren piezoelektrischen Lage 24a wenigstens teilweise verschmolzen und ist die zweite äußere piezoelektrische Lage 22 mit der zweiten inneren piezoelektrischen Lage 24b wenigstens teilweise verschmolzen.Furthermore, the first outer piezoelectric layer 21 is at least partially fused to the first inner piezoelectric layer 24a, and the second outer piezoelectric layer 22 is at least partially fused to the second inner piezoelectric layer 24b.

3 zeigt schematisch einen Schichtaufbau einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen piezoelektrischen Vorrichtung 10c mit drei Substraten und zwei Klebschichten sowie jeweils dazwischen befindlichen piezoelektrischen Einheiten 5', 6', 5", 6" in einer geschnittenen Seitenansicht. 3 shows schematically a layer structure of a third embodiment of a piezoelectric device 10c according to the invention with three substrates and two adhesive layers and piezoelectric units 5′, 6′, 5″, 6″ located between them in a sectional side view.

Zwei der Substrate fungieren als Decklagen 1, 2, während das dritte Substrat eine Sperrlage 3 und die Klebschichten Sperrlagen 4, 4' bilden. Die Decklagen 1, 2 als auch die Sperrlage 3 sind bei der piezoelektrischen Vorrichtung 10c flächige, nichtstarre Substrate aus elektrisch nicht leitendem und nicht piezoelektrischem Material. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Decklagen 1, 2 und die Sperrlage 3 jeweils aus Papier ausgebildet. In anderen, nicht gezeigten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können die Decklagen 1, 2 und die Sperrlage 3 auch jeweils aus einer Folie ausgebildet sein. Ferner können die Decklagen 1, 2 aus Papier und die Sperrlage 3 aus Folie und umgekehrt ausgebildet sein.Two of the substrates function as cover layers 1, 2, while the third substrate forms a barrier layer 3 and the adhesive layers form barrier layers 4, 4'. In the case of the piezoelectric device 10c, the cover layers 1, 2 and the barrier layer 3 are flat, non-rigid substrates made of electrically non-conductive and non-piezoelectric material. In the embodiment shown, the cover layers 1, 2 and the barrier layer 3 are each made of paper. In other embodiments of the present invention that are not shown, the cover layers 1, 2 and the barrier layer 3 can also each be formed from a film. Furthermore, the cover layers 1, 2 can be made of paper and the barrier layer 3 can be made of foil and vice versa.

Die sich zwischen einer ersten Decklage 1 und der Sperrlage 4 befindliche piezoelektrische Einheit 5' weist eine auf der ersten Decklage 1 ausgebildete erste äußere Elektrodenlage 11, eine auf der ersten äußeren Elektrodenlage 11 ausgebildete erste äußere piezoelektrische Lage 21, eine erste innere piezoelektrische Lage 24a und eine erste innere Elektrodenlage 14a auf.The piezoelectric unit 5' located between a first cover sheet 1 and the barrier sheet 4 comprises a first outer electrode sheet 11 formed on the first cover sheet 1, a first outer piezoelectric sheet 21 formed on the first outer electrode sheet 11, a first inner piezoelectric sheet 24a and a first inner electrode layer 14a.

Die sich zwischen der Sperrlage 4 und der Sperrlage 3 befindliche piezoelektrische Einheit 6' weist eine zweite innere Elektrodenlage 14b, eine zweite innere piezoelektrische Lage 24b, eine weitere erste innere piezoelektrische Lage 23a und eine weitere erste innere Elektrodenlage 13a auf.The piezoelectric unit 6' located between the barrier layer 4 and the barrier layer 3 has a second inner electrode layer 14b, a second inner piezoelectric layer 24b, a further first inner piezoelectric layer 23a and a further first inner electrode layer 13a.

Die sich zwischen der Sperrlage 3 und der Sperrlage 4' befindliche piezoelektrische Einheit 6" weist eine weitere zweite innere Elektrodenlage 13b, eine weitere zweite innere piezoelektrische Lage 23b, eine weitere erste innere piezoelektrische Lage 24a' und eine weitere erste innere Elektrodenlage 14a' auf.The piezoelectric unit 6" located between the blocking layer 3 and the blocking layer 4' has a further second inner electrode layer 13b, a further second inner piezoelectric layer 23b, a further first inner piezoelectric layer 24a' and a further first inner electrode layer 14a'.

Die sich zwischen der Sperrlage 4' und der zweiten Decklage 2 befindliche piezoelektrische Einheit 5" weist eine weitere zweite innere Elektrodenlage 14b`, eine weitere zweite innere piezoelektrische Lage 24b', eine weitere erste äußere piezoelektrische Lage 22 und eine weitere erste äußere Elektrodenlage 12 auf.The piezoelectric unit 5" located between the barrier layer 4' and the second cover layer 2 has a further second inner electrode layer 14b`, a further second inner piezoelectric layer 24b', a further first outer piezoelectric layer 22 and a further first outer electrode layer 12 .

Bei der piezoelektrischen Vorrichtung 10c ist die erste äußere piezoelektrische Lage 21 mit der ersten inneren piezoelektrischen Lage 23a wenigstens teilweise verschmolzen und ist die zweite äußere piezoelektrische Lage 22 mit der zweiten inneren piezoelektrischen Lage 24a wenigstens teilweise verschmolzen. Ferner ist die zweite innere piezoelektrische Lage 24b mit der weiteren inneren piezoelektrischen Lage 23a verschmolzen. Außerdem ist die weitere innere piezoelektrische Lage 23b mit der weiteren inneren piezoelektrische Lage 24a' wenigstens teilweise verschmolzen. Darüber hinaus ist die weitere zweite innere piezoelektrische Lage 24b' mit der zweiten äußeren piezoelektrischen Lage 22 wenigstens teilweise verschmolzen.In the piezoelectric device 10c, the first outer piezoelectric layer 21 is at least partially fused to the first inner piezoelectric layer 23a, and the second outer piezoelectric layer 22 is at least partially fused to the second inner piezoelectric layer 24a. Furthermore, the second inner piezoelectric layer 24b is fused to the other inner piezoelectric layer 23a. In addition, the further inner piezoelectric layer 23b is at least partially fused to the further inner piezoelectric layer 24a'. In addition, the further second inner piezoelectric layer 24b' is at least partially fused to the second outer piezoelectric layer 22.

4 zeigt schematisch einen Schichtaufbau einer vierten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen piezoelektrischen Vorrichtung 10d mit einem gefalteten Substrat 1' und einer Klebschicht 4 sowie jeweils dazwischen befindlichen piezoelektrischen Einheiten 5', 6' in einer geschnittenen Seitenansicht. 4 shows schematically a layer structure of a fourth embodiment of a piezoelectric device 10d according to the invention with a folded substrate 1′ and an adhesive layer 4 as well as piezoelectric units 5′, 6′ located between them in a sectional side view.

Das U-förmig gefaltete Substrat 1' weist durch die Faltung mehrere Bereiche auf: eine ersten Decklagenbereich 1b, einen zweiten Decklagenbereich 1b' und einen den ersten Decklagenbereich 1b mit dem zweiten Decklagenbereich 1b' verbindenden Decklagenverbindungsbereich 1b'' auf. Der erste und der zweite Decklagenbereich 1b, 1b' bilden die Schenkel des U und liegen somit parallel zueinander. In dem Raum zwischen dem ersten und dem zweiten Decklagenbereich 1b, 1b' liegen die beiden, durch die Klebschicht 4 verbundenen piezoelektrischen Einheiten 5', 6'.The substrate 1′ folded in a U-shape has several areas as a result of the fold: a first cover layer area 1b, a second cover layer area 1b′ and a cover layer connection area 1b″ connecting the first cover layer area 1b to the second cover layer area 1b′. The first and second top layer areas 1b, 1b' form the legs of the U and are therefore parallel to one another. The two piezoelectric units 5', 6' connected by the adhesive layer 4 are located in the space between the first and the second cover layer region 1b, 1b'.

5 zeigt schematisch eine erste Variante zur elektrischen Verbindung der Elektrodenlagen 11 und 12 bzw. 13a und 13b der in 1 dargestellten ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen piezoelektrischen Vorrichtung 10a in einer geschnittenen Seitenansicht. Die in 5 gezeigte, die elektrischen Verbindungen aufweisende piezoelektrische Vorrichtung 10a' basiert auf der piezoelektrischen Vorrichtung 10a, weshalb hier vollumfänglich auf die obige Beschreibung verwiesen wird. Zusätzlich sind bei der piezoelektrischen Vorrichtung 10a' eine elektrische Verbindungsleitung 7 zwischen den inneren Elektrodenlagen 13a und 13b sowie zwischen eine elektrische Verbindungsleitung 8 zwischen den äußeren Elektrodenlagen 11 und 12 vorgesehen. 5 shows schematically a first variant for the electrical connection of the electrode layers 11 and 12 or 13a and 13b in 1 illustrated first embodiment of a piezoelectric device 10a according to the invention in a sectional side view. In the 5 The piezoelectric device 10a' shown, which has the electrical connections, is based on the piezoelectric device 10a, which is why reference is made here in its entirety to the above description. In addition, in the piezoelectric device 10a', an electrical connection line 7 is provided between the inner electrode layers 13a and 13b and an electrical connection line 8 is provided between the outer electrode layers 11 and 12. FIG.

Auf analoge Weise können auch die inneren Elektrodenlagen 13a und 13b bzw. 14a und 14b bzw. 14a' und 14b' sowie die äußeren Elektrodenlagen 11 und 12 der piezoelektrischen Vorrichtungen 10b, 10c und 10d elektrisch miteinander verbunden werden.The inner electrode layers 13a and 13b or 14a and 14b or 14a' and 14b' and the outer electrode layers 11 and 12 of the piezoelectric devices 10b, 10c and 10d can also be electrically connected to one another in an analogous manner.

6 zeigt schematisch eine zweite Variante zur elektrischen Verbindung von Elektrodenlagen 11 und 12 bzw. 13a und 13b der in 1 dargestellten ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen piezoelektrischen Vorrichtung 10a in einer geschnittenen Seitenansicht. Die in 6 gezeigte, die elektrischen Verbindungen aufweisende piezoelektrische Vorrichtung 10a'' basiert auf der piezoelektrischen Vorrichtung 10a, weshalb hier vollumfänglich auf die obige Beschreibung verwiesen wird. 6 shows schematically a second variant for the electrical connection of electrode layers 11 and 12 or 13a and 13b in 1 illustrated first embodiment of a piezoelectric device 10a according to the invention in a sectional side view. In the 6 The piezoelectric device 10a'' shown, which has the electrical connections, is based on the piezoelectric device 10a, which is why reference is made here in its entirety to the above description.

Allerdings sind bei der piezoelektrischen Vorrichtung 10a'' die inneren Elektrodenlagen als einstückige, U-förmige innere Elektrode mit den Abschnitten 13a, 13b und 13c ausgebildet und auch die äußeren Elektrodenlagen sind als einstückige, U-förmige äußere Elektrode mit den Abschnitten 11 a, 11 b und 11c ausgebildet. Hierfür weist bei dieser Ausführungsform der Erfindung die Sperrlage 3 Perforierungen oder Löcher auf, durch die das Elektrodenmaterial unter Ausbildung eines Verbindungsabschnittes 13c der inneren Elektrode und eines Verbindungsabschnittes 11c der äußeren Elektrode hindurchgeführt ist. Die Perforierungen oder Löcher können beispielsweise durch Lasern, Stanzen oder Ätzen erzeugt werden.However, in the piezoelectric device 10a'', the inner electrode layers are designed as a one-piece, U-shaped inner electrode with sections 13a, 13b and 13c, and the outer electrode layers are also designed as a one-piece, U-shaped outer electrode with sections 11a, 11 b and 11c formed. For this purpose, in this embodiment of the invention, the barrier layer 3 has perforations or holes through which the electrode material is passed, forming a connecting section 13c of the inner electrode and a connecting section 11c of the outer electrode. The perforations or holes can be produced, for example, by lasering, punching or etching.

7 zeigt schematisch einen Schichtaufbau einer fünften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen piezoelektrischen Vorrichtung 10e mit einem mittleren, einseitig überstehenden Substrat, zwei äußeren, gefalteten Substraten sowie jeweils dazwischen befindlichen piezoelektrischen Einheiten 5, 6 in einer geschnittenen Seitenansicht. 7 10 schematically shows a layered structure of a fifth embodiment of a piezoelectric device 10e according to the invention with a central substrate protruding on one side, two outer folded substrates and piezoelectric units 5, 6 located between them in a sectional side view.

Die beiden äußeren, gefalteten Substrate fungieren als Decklagen 1a, 2a, während das dritte, mittlere Substrat eine Sperrlage 3 bildet. Die Decklagen 1a, 2a als auch die Sperrlage 3 sind bei der piezoelektrischen Vorrichtung 10e flächige, nichtstarre Substrate aus elektrisch nicht leitendem und nicht piezoelektrischem Material. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Decklagen 1a, 2a und die Sperrlage 3 jeweils aus Papier ausgebildet. In anderen, nicht gezeigten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können die Decklagen 1a, 2a und die Sperrlage 3 auch jeweils aus einer Folie ausgebildet sein. Ferner können die Decklagen 1a, 2a aus Papier und die Sperrlage 3 aus Folie und umgekehrt ausgebildet sein.The two outer, folded substrates function as cover layers 1a, 2a, while the third, middle substrate forms a barrier layer 3. In the case of the piezoelectric device 10e, the cover layers 1a, 2a and the barrier layer 3 are flat, non-rigid substrates made of electrically non-conductive and non-piezoelectric material. In the embodiment shown, the cover layers 1a, 2a and the barrier layer 3 are each made of paper. In other embodiments of the present invention that are not shown, the cover layers 1a, 2a and the barrier layer 3 can also each be formed from a film. Furthermore, the cover layers 1a, 2a can be made of paper and the barrier layer 3 can be made of foil and vice versa.

Die sich zwischen einer ersten Decklage 1a und der Sperrlage 3 befindliche erste piezoelektrische Einheit 5 weist eine auf der ersten Decklage 1a ausgebildete erste äußere Elektrodenlage 11, eine auf der ersten äußeren Elektrodenlage 11 ausgebildete erste äußere piezoelektrische Lage 21, eine erste innere piezoelektrische Lage 23a und eine erste innere Elektrodenlage 13a auf.The first piezoelectric unit 5 located between a first cover layer 1a and the barrier layer 3 comprises a first outer electrode layer 11 formed on the first cover layer 1a, a first outer piezoelectric layer 21 formed on the first outer electrode layer 11, a first inner piezoelectric layer 23a and a first inner electrode layer 13a.

Die sich zwischen der Sperrlage 3 und einer zweiten Decklage 2a befindliche zweite piezoelektrische Einheit 6 weist eine auf der Sperrlage 3 ausgebildete zweite innere Elektrodenlage 13b, eine auf der zweiten inneren Elektrodenlage 13b ausgebildete zweite innere piezoelektrische Lage 23b, eine zweite äußere piezoelektrische Lage 22 und eine zweite äußere Elektrodenlage 12 auf.The second piezoelectric unit 6 located between the barrier layer 3 and a second cover layer 2a comprises a second inner electrode layer 13b formed on the barrier layer 3, a second inner piezoelectric layer 23b formed on the second inner electrode layer 13b, a second outer piezoelectric layer 22 and a second outer electrode layer 12 on.

Bei der piezoelektrischen Vorrichtung 10e ist die erste äußere piezoelektrische Lage 21 mit der ersten inneren piezoelektrischen Lage 23a wenigstens teilweise verschmolzen und ist die zweite äußere piezoelektrische Lage 22 mit der zweiten inneren piezoelektrischen Lage 23b wenigstens teilweise verschmolzen.In the piezoelectric device 10e, the first outer piezoelectric layer 21 is at least partially fused to the first inner piezoelectric layer 23a, and the second outer piezoelectric layer 22 is at least partially fused to the second inner piezoelectric layer 23b.

Die Sperrlage 3 steht einschließlich der darauf beidseitig ausgebildeten ersten und zweiten inneren Elektrodenlagen 13a, 13b einseitig über. Die jeweils überstehenden Abschnitte sind als überstehender Sperrlagenabschnitt 3' sowie als überstehende innere Elektrodenlagenabschnitte 13a', 13b' gekennzeichnet.The barrier layer 3, including the first and second internal electrode layers 13a, 13b formed on both sides, protrudes on one side. The protruding sections are characterized as protruding barrier layer section 3' and as protruding inner electrode layer sections 13a', 13b'.

8 zeigt schematisch eine Draufsicht auf ein aus der in 7 gezeigten fünften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen piezoelektrischen Vorrichtung 10e ausgebildetes, aufgeschlagenes Buch 90. Dabei sind die überstehenden inneren Elektrodenlagenabschnitte 13a', 13b' als auch überstehende Abschnitte auf einen Buchrücken 92 des Buches 90 geführt. Die anderen Abschnitte der Elektrodenlagen 13a, 13b, 11, 12 sind im Bereich einer Buchseite 92 des Buches 90 durch die Decklage 2a abgedeckt. Die aus Papier ausgebildete Decklage 2a ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel mit Text und/oder Bildern bedruckt. Gleiches ist auch mit der Decklage 1a möglich, die in der gezeigten Darstellung unten befindet und daher hier nicht sichtbar ist. 8th shows a schematic plan view of one of the in 7 The projecting inner electrode layer sections 13a', 13b' as well as projecting sections are guided onto a book spine 92 of the book 90. The other sections of the electrode layers 13a, 13b, 11, 12 are covered in the area of a book page 92 of the book 90 by the cover layer 2a. In the exemplary embodiment shown, the top layer 2a made of paper is printed with text and/or images. The same is also possible with the top layer 1a, which is at the bottom in the illustration shown and is therefore not visible here.

Bei den gezeigten Ausführungsformen 10a, 10a', 10a''; 10b, 10c, 10d, 10e der vorliegenden Erfindung bestehen die Elektrodenlagen 11, 12, 13a, 13b, 14a, 14a', 14b, 14b' aus elektrisch leitfähigem Material, wie beispielsweise aus wenigstens einem leitfähigem Polymer, wie z. B. PEDOT:PSS oder Polanilin, Kohlenstoff, wie z. B. einem als Carbon Black bezeichneten Industrieruß, Kohlenstoffnanoröhren (CNT) oder Graphen, wenigstens einer Metallpartikel, wie Silberpartikel, enthaltenden Materialzusammensetzung und/oder wenigstens einer Metall- oder Metalllegierungsschicht.In the shown embodiments 10a, 10a', 10a''; 10b, 10c, 10d, 10e of the present invention, the electrode layers 11, 12, 13a, 13b, 14a, 14a', 14b, 14b' are made of electrically conductive material, such as at least one conductive polymer, such as e.g. B. PEDOT:PSS or polaniline, carbon, such as. B. an industrial soot referred to as carbon black, carbon nanotubes (CNT) or graphene, at least one metal particles, such as silver particles, containing material composition and / or at least one metal or metal alloy layer.

Die piezoelektrischen Lagen 21, 22, 23a, 23b, 24a, 24a', 24b, 24b' der gezeigten Ausführungsformen 10a, 10a', 10a''; 10b, 10c, 10d, 10e der vorliegenden Erfindung bestehen aus wenigstens einem piezoelektrischem Polymer, wie z. B. Polyvinylidenfluorid (PVDF) oder P(VDF-TrFE), oder einem Polymer-Blend, wie z. B. P(VDF-TrFE):PMMA.The piezoelectric layers 21, 22, 23a, 23b, 24a, 24a', 24b, 24b' of the shown embodiments 10a, 10a', 10a''; 10b, 10c, 10d, 10e of the present invention consist of at least one piezoelectric polymer, such as e.g. B. polyvinylidene fluoride (PVDF) or P (VDF-TrFE), or a polymer blend, such as. B. P(VDF-TrFE):PMMA.

Die Herstellung der piezoelektrischen Vorrichtung 10a kann wie folgt erfolgen:

Zunächst werden zwei, aus wenigstens einem flächigen, nichtstarren Substrat aus elektrisch nicht leitendem und nicht piezoelektrischem Material, wie Papier oder Folie, ausgebildete Decklagen 1, 2 jeweils einseitig mit einem Außenlagenstapel 51, 52 bedruckt. Hierzu wird zuerst eine äußere Elektrodenlage 11, 12 und darauf eine äußere piezoelektrische Lage 21, 22 auf die jeweilige Decklage 1, 2 gedruckt.

The manufacture of the piezoelectric device 10a can be carried out as follows:

First, two cover layers 1, 2 made of at least one flat, non-rigid substrate made of electrically non-conductive and non-piezoelectric material, such as paper or foil, are each printed on one side with an outer layer stack 51, 52. For this purpose, first an outer electrode layer 11, 12 and then an outer piezoelectric layer 21, 22 are printed onto the respective cover layer 1, 2.

Ferner wird eine aus einem flächigen, nichtstarren Substrat aus elektrisch nicht leitendem und nicht piezoelektrischem Material, wie Papier oder Folie, ausgebildete Sperrlage 3 jeweils beidseitig mit einem Innenlagenstapel 61, 62 bedruckt. Hierbei wird eine innere Elektrodenlage 13a, 13b und darauf eine innere piezoelektrische Lage 23a, 23b auf die jeweilige Seite der Sperrlage gedruckt. Die so bedruckte Sperrlage 3 wird daraufhin flächig zwischen den beiden mit dem Außenlagenstapel 51, 52 bedruckten Decklagen 1, 2 angeordnet. Danach werden die jeweils inneren piezoelektrischen Lagen 23a, 23b mit den jeweils äußeren piezoelektrischen Lagen 21, 22 durch Heißlaminierung verbunden.Furthermore, a barrier layer 3 formed from a flat, non-rigid substrate made of electrically non-conductive and non-piezoelectric material, such as paper or foil, is printed on both sides with an inner layer stack 61, 62. An inner electrode layer 13a, 13b and then an inner piezoelectric layer 23a, 23b are printed onto the respective side of the blocking layer. The barrier layer 3 printed in this way is then arranged areally between the two cover layers 1, 2 printed with the outer layer stack 51, 52. Thereafter, the respective inner piezoelectric layers 23a, 23b are connected to the respective outer piezoelectric layers 21, 22 by hot lamination.

Zum Heißlaminieren werden bei der vorliegenden Erfindung Temperaturen im Bereich der Schmelztemperatur des jeweils eingesetzten piezoelektrischen Materials eingesetzt. Diese liegt beispielsweise bei P(VDF-TrFE) bei 150 °C ± 20 °C.In the case of the present invention, temperatures in the range of the melting temperature of the piezoelectric material used in each case are used for hot lamination. In the case of P(VDF-TrFE), for example, this is 150 °C ± 20 °C.

Die Herstellung der piezoelektrischen Vorrichtung 10b kann wie folgt erfolgen:

The manufacture of the piezoelectric device 10b can be carried out as follows:

Ferner wird auf die jeweiligen äußeren piezoelektrischen Lagen 21, 22 jeweils eine innere piezoelektrische Lage 24a, 24b und darauf eine innere Elektrodenlage 14a, 14b gedruckt. Danach wird auf wenigstens eine der inneren Elektrodenlagen 14a, 14b eine Klebschicht als Sperrlage 4 gedruckt. Die Klebschicht besteht aus einem Schmelzklebstoff.Furthermore, an inner piezoelectric layer 24a, 24b is placed on the respective outer piezoelectric layers 21, 22 and an inner one thereon Electrode layer 14a, 14b printed. An adhesive layer is then printed as a barrier layer 4 on at least one of the inner electrode layers 14a, 14b. The adhesive layer consists of a hot-melt adhesive.

In anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann auch nur jeweils eine einzige piezoelektrische Lage auf jede Seite der Decklagen 1, 2 gedruckt werden, sodass sich jeweils nur eine einzige piezoelektrische Lage zwischen der jeweiligen inneren und äußeren Elektrodenlage befindet.In other embodiments of the present invention, only a single piezoelectric layer can be printed on each side of the cover layers 1, 2, so that there is only a single piezoelectric layer between the respective inner and outer electrode layers.

Daraufhin werden die so bedruckten Decklagen so aufeinander gelegt, dass die nicht mit den Elektrodenlagen 11, 12, 14a, 14b und den piezoelektrischen Lagen 21, 22, 24a, 24b bedruckten Seiten der Decklagen 1, 2 außen sind. Danach werden die bedruckten Decklagen durch Heißlaminierung verbunden.The cover layers thus printed are then placed one on top of the other in such a way that the sides of the cover layers 1, 2 not printed with the electrode layers 11, 12, 14a, 14b and the piezoelectric layers 21, 22, 24a, 24b are on the outside. Then the printed cover layers are joined by hot lamination.

Zur Heißlaminierung kommt hier eine Temperatur zum Einsatz, die höher als eine Schmelztemperatur des Schmelzklebstoffes und niedriger als eine Schmelztemperatur der verwendeten piezoelektrischen Schichten, die typischerweise im Bereich von 60 °C bis 140 °C liegt, ist.A temperature that is higher than a melting temperature of the hot-melt adhesive and lower than a melting temperature of the piezoelectric layers used, which is typically in the range from 60° C. to 140° C., is used for hot lamination.

Die nicht mit den Elektrodenlagen 11, 12, 14a, 14b und den piezoelektrischen Lagen 21, 22, 24a, 24b bedruckten Seiten der Decklagen 1, 2 können mit Text und/oder Bildern unbedruckt bzw. unbehandelt sein oder bedruckt sein oder nachfolgend bedruckt, bemalt, besprüht und/oder beklebt werden.The sides of the cover layers 1, 2 that are not printed with the electrode layers 11, 12, 14a, 14b and the piezoelectric layers 21, 22, 24a, 24b can be unprinted or untreated with text and/or images or printed or subsequently printed or painted , sprayed and/or pasted.

Zur Herstellung der piezoelektrischen Vorrichtung 10c werden die beiden oben beschriebenen Schritte zur Herstellung der piezoelektrischen Vorrichtungen 10a und 10b miteinander verbunden.To manufacture the piezoelectric device 10c, the two steps described above for manufacturing the piezoelectric devices 10a and 10b are combined.

Bei der Herstellung der piezoelektrischen Vorrichtung 10d kommt nur ein Substrat zur Anwendung, das beispielsweise aus Folie oder Papier besteht. Auf Decklagenbereiche 1b, 1 b' dieses Substrates wird jeweils ein Außenlagenstapel 51, 52, der jeweils eine äu-ßere Elektrodenlage 11, 12 und eine darauf gedruckte äußere piezoelektrische Lage 21, 22 aufweist, sowie darauf ein Innenlagenstapel 61, 62, der jeweils eine innere piezoelektrische Lage 23a, 23b und eine innere Elektrodenlage 13a, 13b aufweist, gedruckt. Auf wenigstens eine der inneren Elektrodenlagen 13a, 13b wird nachfolgend eine Klebschicht als Sperrlage 4 gedruckt.In the manufacture of the piezoelectric device 10d, only one substrate is used, which consists of foil or paper, for example. An outer layer stack 51, 52, each having an outer electrode layer 11, 12 and an outer piezoelectric layer 21, 22 printed thereon, and an inner layer stack 61, 62, each having a inner piezoelectric layer 23a, 23b and an inner electrode layer 13a, 13b. An adhesive layer is subsequently printed as a barrier layer 4 on at least one of the inner electrode layers 13a, 13b.

Daraufhin wird das Substrat U-förmig derart gefaltet, dass die auf die Decklagenbereiche 1b, 1 b' gedruckten Lagenstapel übereinander liegen und in dieser Anordnung miteinander verklebt.The substrate is then folded in a U-shape in such a way that the layer stacks printed on the cover layer regions 1b, 1b' lie on top of one another and are glued to one another in this arrangement.

Die Herstellung der piezoelektrischen Vorrichtung 10e erfolgt auf analoge Weise wie die Herstellung der piezoelektrischen Vorrichtung 10a.The manufacture of the piezoelectric device 10e takes place in a manner analogous to the manufacture of the piezoelectric device 10a.

Mit allen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung lassen sich piezoelektrische Bauelemente, wie Piezoaktoren oder Piezosensoren, vorzugsweise Einzel-Lautsprecher oder Einzel-Drucksensoren, ausbilden. Erfindungsgemäß ausgebildete Piezoaktoren oder Piezosensoren, wie Einzel-Lautsprecher oder Einzel-Drucksensoren, lassen sich zu Arrays anordnen. So können beispielsweise auf einem Blatt Papier oder einer Folie mehrere Lautsprecher- oder Sensoreinheiten angeordnet werden, die gemeinsam oder jede einzeln extern angesteuert werden können.With all embodiments of the present invention, piezoelectric components such as piezo actuators or piezo sensors, preferably individual loudspeakers or individual pressure sensors, can be formed. Piezo actuators or piezo sensors designed according to the invention, such as individual loudspeakers or individual pressure sensors, can be arranged to form arrays. For example, several speaker or sensor units can be arranged on a sheet of paper or foil, which can be controlled externally together or individually.

Bei den erfindungsgemäß hergestellten piezoelektrischen Bauelementen befinden sich die aktiven piezoelektrischen Einheiten jeweils im Inneren des Bauelementes.In the case of the piezoelectric components produced according to the invention, the active piezoelectric units are each located inside the component.

Das Drucken der Elektrodenlagen 11, 12; 11a, 11b, 13a, 13b, 14a, 14a', 14b, 14b und der piezoelektrischen Lagen 21, 22, 23a, 23b, 24a, 24a', 24b, 24b' kann bei der vorliegenden Erfindung mittels Bogendruck oder in unterschiedlichen Rolle-zu-Rolle-Druckverfahren, wie durch Siebdruck, Flexodruck, Inkjetdruck oder Tiefdruck, vorgenommen werden.The printing of the electrode layers 11, 12; 11a, 11b, 13a, 13b, 14a, 14a', 14b, 14b and the piezoelectric layers 21, 22, 23a, 23b, 24a, 24a', 24b, 24b' can in the present invention by means of sheet printing or in different role-to -Roll printing processes, such as screen printing, flexographic printing, inkjet printing or gravure printing.

Zu Kontaktierungszwecken kann bei der vorliegenden Erfindung die oben liegende Decklage 2, 2a flächenmäßig größer als die unten liegende Decklage 1, 1a und/oder ein als Sperrlage 3 verwendetes Mittelsubstrat sein. Bei derartigen Ausführungsformen ist es günstig, wenn die größere Decklage 2, 2a alle Kontaktierungsbahnen aufnimmt. Solche Ausführungsformen können insbesondere für eine Herstellung sogenannter sprechender Bücher verwendet werden, die vorzugsweise auf Basis der in den 7 und 8 gezeigten piezoelektrischen Vorrichtung 10e, welche eine sogenannte Layflat-Bindung aufweist, hergestellt werden.For contacting purposes, in the present invention, the top cover layer 2, 2a can be larger in area than the cover layer 1, 1a below and/or a middle substrate used as a barrier layer 3. In such embodiments, it is favorable if the larger cover layer 2, 2a accommodates all of the contacting tracks. Such embodiments can be used in particular for the production of so-called talking books, which are preferably based on the 7 and 8th shown piezoelectric device 10e, which has a so-called layflat bonding.

Jede der jeweiligen äußeren Seiten der erfindungsgemäß herstellbaren Bauelemente kann einen Farbaufdruck aufweisen und/oder mit einem Farbaufdruck versehen werden. Ferner sind die erfindungsgemäß hergestellten Bauelemente für eine Anwendung unterschiedlicher Drucknachbearbeitungsverfahren, wie Laminieren und/oder Falzen, geeignet.Each of the respective outer sides of the components that can be produced according to the invention can have a color imprint and/or be provided with a color imprint. Furthermore, the components produced according to the invention are suitable for the use of different post-printing processes, such as lamination and/or folding.

Aufgrund der erfindungsgemäß verwendeten flexiblen Substrate sind die erfindungsgemäß herstellbaren Bauelemente ebenfalls flexibel.Due to the flexible substrates used according to the invention, the components that can be produced according to the invention are also flexible.

Claims

Piezoelectric device (10a, 10a', 10a'';10b;10c; 10d, 10e), characterized in that the piezoelectric device (10a, 10a', 10a'';10b;10c; 10d, 10e) comprises a stacked arrangement of - two opposing cover layers (1, 1a; 2, 2a) or cover layer areas (1b, 1b'), each formed from at least one flat, non-rigid substrate made of electrically non-conductive and non-piezoelectric material; - At least two piezoelectric units (5, 5', 5", 6, 6', 6") located between the top layers (1, 1a; 2, 2a) or top layer areas (1b, 1b') and each consisting of a inner electrode layer (13a, 13b, 14a, 14a', 14b, 14b') and an outer electrode layer (11, 12; 11a, 11b) and at least one between the respective inner electrode layer (13a, 13b, 14a, 14a', 14b, 14b') and the respective outer electrode layer (11, 12; 11a, 11b) lying piezoelectric layer (21, 22, 23a, 23b, 24a, 24a', 24b, 24b'); and - an electrically insulating blocking layer (3, 4, 4') lying between the piezoelectric units (5, 5', 5", 6, 6', 6"), piezoelectric layers (21, 23a; 22, 23b; 21, 24a; 22, 24b; 23a, 24b; 23b, 24a', 24b', 22) are at least partially melted together and/or piezoelectric layers arranged opposite one another are connected by at least one hot-melt adhesive layer located between these piezoelectric layers .

Piezoelectric device according to one of the preceding claims, characterized in that the barrier layer (3, 4, 4') is formed at least partially from at least one flat, non-rigid substrate and/or at least one adhesive layer, which consists of electrically non-conductive and non-piezoelectric Material is formed / are.

Piezoelectric device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the planar, non-rigid substrates is at least one sheet of paper and/or at least one foil.

Piezoelectric device claim 2 , characterized in that the barrier layer (3, 4, 4') is thicker than each of the cover layers (1, 1a; 2, 2a) or each of the cover layer regions (1b, 1b').

Piezoelectric device according to one of the preceding claims, characterized in that two of the respective inner electrode layers (13a, 13b, 14a, 14a', 14b, 14b') are electrically connected to one another and/or two of the respective outer electrode layers (11, 12) to one another are electrically connected.

Piezoelectric device claim 5 , characterized in that the electrical connection between the respective inner electrode layers (13a, 13b, 14a, 14a ', 14b, 14b') and / or the electrical connection between the respective outer electrode layers (11, 12) by at least one recess in the Barrier layer (3, 4, 4 ') runs through / run.

Book (90) having at least one book page (91) or at least one book cover (92) which is or comprises a piezoelectric device according to any one of the preceding claims, wherein at least one viewing surface (93) of at least one of the planar, non-rigid substrates bears text and/or is provided with at least one image.

Method for producing a piezoelectric device (10a, 10a', 10a'';10b;10c; 10d, 10e), characterized in that at least two cover layers ( 1, 1a; 2, 2a) or cover layer areas (1b, 1b'), each with at least one outer layer stack (51, 52) on one side, which has at least one outer electrode layer (11, 12) and at least one outer piezoelectric layer (21, 22 ) has to be printed; and - a barrier layer (3) formed from at least one flat, non-rigid substrate made from electrically non-conductive and non-piezoelectric material, each having an inner layer stack (61, 62) on both sides, which has at least one inner electrode layer (13a, 13b) and at least one inner electrode layer (13a, 13b) formed thereon piezoelectric layer (23a, 23b) is printed; the blocking layer (3) printed in this way is arranged areally between two of the cover layers (1, 1a; 2, 2a) each printed with the outer layer stack (51, 52); and thereafter the respective inner piezoelectric layers (23a, 23b) are bonded to the respective outer piezoelectric layers (21, 22) by hot lamination; and/or - either at least one inner piezoelectric layer (24a, 24b, 24a', 24b') and at least one inner electrode layer (14a, 14a', 14b, 14b') on the respective outer piezoelectric layers (21, 22) or only one inner electrode layer (14a, 14a', 14b, 14b') is printed; thereafter an adhesive layer is printed as a barrier layer (4, 4') on at least one of the inner electrode layers (14a, 14a', 14b, 14b'); then the so printed cover layers (1, 1a; 2, 2a) or cover layer areas (1b, 1b ') are placed on top of each other that not with the electrode layers (11, 12, 14a, 14a', 14b, 14b ') and the piezoelectric layers (21, 22) printed sides of the cover layers (1, 1a; 2, 2a) or top layer areas (1b, 1b') are on the outside; and thereafter the printed liners or liner portions are joined by hot lamination.

procedure after claim 8 , characterized in that the liner portions (1b, 1b') are formed from a single, planar, non-rigid substrate of electrically non-conductive and non-piezoelectric material which is folded before the printed liner portions are joined by the hot lamination.